近日，我所合成微生物學研究組（1823組）周雍進研究員團隊在木質纖維素生物煉制方面取得新進展。研究團隊以多形漢遜酵母為宿主，通過強化木糖同化與轉運過程同步利用了葡萄糖與木糖，實現了木質纖維素生物煉制高效合成脂肪酸和3-羥基丙酸。
木質纖維素來源廣泛且可再生，被認為是極具潛力的第二代生物煉制原料。然而，在微生物利用纖維素水解液過程中存在葡萄糖抑制木糖利用現象，制約了木質纖維素生物轉化效率。因此，實現六碳糖和五碳糖高效同步利用是提高木質纖維素生物煉制效率、降低生產成本的關鍵技術環節。
多形漢遜酵母具有天然木糖代謝、耐高溫以及高密度發酵等優勢，有望成為木質纖維素生物煉制的優良宿主。本工作中，研究團隊通過強化木糖同化與轉運效率，在不犧牲葡萄糖利用的前提下，實現了葡萄糖與木糖同步利用，在葡萄糖與木糖模擬物料中，脂肪酸產量達到38.2g/L；在真實木質纖維素水解液中，脂肪酸產量達到7.0g/L；最終，借助代謝轉換策略，團隊將脂肪酸合成菌株轉化為3-羥基丙酸合成菌株，獲得了79.6g/L的3-羥基丙酸，為木質纖維素生物煉制提供了新型高效的微生物平臺。研究團隊在前期改造多形漢遜酵母中，還實現了甲醇生物轉化高效合成脂肪酸（Nat. Metab.，2022）。這些工作有望為可再生原料生物轉化合成高附加值化學品奠定基礎。
相關研究成果以“Engineering co-utilization of glucose and xylose for chemical overproduction from lignocellulose”為題，于近日發表在《自然—化學生物學》（Nature Chemical Biology）上。該工作的共同第一作者是我所1823組副研究員高教琪和博士后禹偉，南京理工大學金明杰教授參與制備了纖維素水解液。上述工作得到了國家自然科學基金、我所創新基金等項目的資助。（文/圖 高教琪）
